门式轻型钢结构的隅撑设计及其受力分析.pdf

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1、2010年第4期第36卷总第156期矿I·J之材SichuanBuilding_Materials·43·2010年8月门式轻型钢结构的隅撑设计及其受力分析宋新利(新乡天丰钢板开发有限公司，河南新乡453002)摘要：门式轻型钢结构的隅撑一般位于钢梁以及钢柱的受压翼缘一侧，起侧向支撑作用，控制钢梁的整体变形。防止平面外失稳。根据位置不同分为单隅撑和双隅撑，分析两种情况下的受力特点，提出实用的设计计算公式；并对隅撑的设置提出了一些构造方面的要求和注意事项。关键词：隅撑；檩条；钢粱；平面外稳定中图分类号：TU33+7文献标识码：B文章编号：1672—4011(2010)04—0

2、043—021概述随着轻钢结构的发展，大跨度屋面梁的应用随处可见。为增加屋面钢梁的平面外刚度以及防止下翼缘在受压状态时的失稳，特设置隅撑；隅撑选型以热轧角钢居多，一侧连接在钢梁下翼缘或腹板处，另一侧连接在屋面檩条上，一般和钢梁腹板呈45。夹角，最终形成由隅撑、檩条、钢梁组成的三角形稳定体系，见图1。}趴习‘檩条汐{★＼孓＼粱愎板l坛闷钢粱下翼缘图l钢梁隅撑安装示意图2009年11月份，河南地区遭遇了50年一遇的罕见暴雪，许多轻型房屋钢结构工程都遭到了不同程度的破坏。破坏的部位多发生在屋面檩条等次钢部位，破坏的形式多表现在檩条挠度过大、拉条拉断、屋面板漏水等现象；但也出现了部

3、分结构倒塌的事故，下面是一组雪灾引起厂房倒塌的实例照片，见图2；通过这些照片来帮助我们理解隅撑在轻钢厂房中所起的作用。照片中可以看出。2002)(以下简称为《规程》)中规定：隅撑的设置宜对称布置，当有困难时也叮单侧布置，当隅撑对称布置时，单个隅撑的轴向压力可取公式计算的一半。2．2隅撑的受力分析许多参考书中对隅撑的分析以纯受压杆件居多，我们针对设置的单隅撑和对称设置的双隅撑，并根据各种工况荷载下进行了受力分析，见图3。(1)钢梁扭转下的隅撑受力分析。隅N纛、垂粱隅撑、＼II钢粱(压力)＼、

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9、J钢粱／7T(拉力)＼、、№，／N(压力)图3隅撑受力分析(一)Ⅱ=恒载口=恒载¨¨¨II¨¨II．iI』1j—tj一￡J土I_i土然-驴积、、封陇≥_3N(／毛J2N(压力)、I’、、、I匕7N(压力’图4隅撑受力分析(二)(3)风载工况下的隅撑受力分析。_*_tLtILt，一!_iLt“、、警]R粱T(拉力)、、业±J-i上i上j—tJ—t上tJ-i工“T(拉、、J慕7职T二、I

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11、l／’(拉力)图5隅撑受力分析(三)压塌赴粱柱破坏照片1-4图2一组雪灾引起厂房倒塌的实例照片(4)恒载、风载工况下钢梁翼缘受压分析。(1)靠近柱端的檩

12、条位置没有设置隅撑。在梁柱节点区域，负弯矩的存在引起钢梁下翼缘受压，当雪荷载超载后翼缘发生屈曲，丧失承载力；(2)部分隅撑连接破坏或发生屈曲，丧失承载力，继而失去对钢粱的支撑约束，引起钢梁侧向扭转破坏；(3)钢梁屈曲部位不一定在应力最大部位，有些是发生在3m间距的隅撑空档处，由此可见在梁端部位的隅撑应该加密。2隅撑的设置及受力分析2．1隅撑的设王《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102：圈6钢粱翼缘受压分析从图3一图6可以看出，在刚架梁柱节点区域隅撑内力(压力)最大；在跨中区域的隅撑内力(压力)次之；对单隅撑宜按轴向受压杆件设计，对双面对称隅撑则可按一压一拉设计。

13、3隅撑的计算!!i叁!』鱼丝丝墨羔叁姜丝竺丝篓!堑』墨叁《规程》中规定：隅撑应按轴心受压构件设计，轴力N可按下列公式计算：N=丽AF层式中：A一钢梁被支撑翼缘的截面面积；f-钢梁钢材的强度设计值；幻一钢梁钢材的屈服强度；卜隅撑与钢梁腹板的夹角。当隅撑成对布置时，每根隅撑的计算轴力可取上面公式的一半。以具体工程为例，计算过程如下：已知钢梁规格H850×200×8×12，Q345材质；隅撑为L50×5，角度45。，Q235材质；檩条规格C180×60×20×2．5，Q345材质；连接螺栓为M14。对应孔径15．5mm。隅撑所受轴力：N=鼍品产√豢=2·248N隅撑计算长度：L。

14、=L，=丽850=1202IBm隅撑截面特性：A=480mm2，An=402mm2，ix=19．2mm(对称轴)，iy=9．8mm(非对称轴)肌等=器=抛．7Ay．等=器=62．6kyz采用换算长细比，[见《钢结构设计规范》(GB50017—2003)]。Ayz：Ay(1+告笋譬)：71．8；稳定系数口=o．422埘‘稳定验算：丽N=矿面2712丽48=104．9N／m功2<§f=147N／mm2(§为单角钢稳定折减系数)。净强度验算：石N=等=53N／mm2